Resumo
Resumo
O ser humano tem uma capacidade incrível para reconhecer objectos. As propriedades específicas que são extraídas do ambiente visual, e a forma como essas propriedades se integram para resultar num reconhecimento rápido e eficaz são ainda um mistério para as Ciências Cognitivas. Sabemos que, para além da forma, o sistema visual utiliza informação sobre movimento, cor, textura, entre outras propriedades, para reconhecer os objectos que nos rodeiam. O trabalho aqui apresentado procura esclarecer o papel da cor no reconhecimento visual de objectos.
Se considerarmos que o cérebro humano desenvolveu mecanismos especializados para lidar com a cor, faz sentido questionarmo-nos sobre o papel que essa informação poderá ter no reconhecimento visual de objectos. A retina humana está equipada com três tipos de cones, permitindo ao ser humano uma visão tricromática. A maioria dos mamíferos possui unicamente um ou dois tipos de cone na retina, sendo apenas os humanos e alguns primatas a possuir visão tricromática. Qual será a vantagem evolutiva deste tipo de visão? Um ponto de vista é que a visão tricromática teria evoluído para facilitar a procura de alimentos, pois permite detectar mais facilmente folhas e frutos maduros (e.g., Osorio & Vorobyev, 1996; Regan et al., 2001). Apesar desta vantagem evolutiva óbvia, as teorias sobre o reconhecimento visual de objectos têm negligenciado o potencial papel da cor no reconhecimento (Biederman, 1987; Marr & Nishihara, 1978). No entanto, actualmente há alguma concordância na literatura relativamente ao contributo da cor para o reconhecimento de objectos: objectos apresentados a cores são reconhecidos mais rapidamente que objectos apresentados a preto e branco (ver, para uma revisão, Tanaka, Weiskopf, & Williams, 2001). Desta forma, faz sentido investigar e aprofundar o conhecimento existente sobre o papel do atributo cor no reconhecimento visual de objectos.
Neste contexto é importante diferenciar entre o atributo visual cor presente na imagem de um objecto (e.g., um morango pintando de vermelho) e o
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conhecimento de cor activado quando se vê a imagem de um objecto (e.g., perante uma imagem de um morango a preto e branco, o conhecimento da cor típica do morango pode ser activado). Na primeira situação fala-se de cor de superfície e na segunda fala-se de conhecimento de cor. Tanaka, Weiskopf e Williams (2001) sugeriram que a cor participa no reconhecimento de objectos através de mecanismos bottom-up (cor de superfície) e de mecanismos top-down (conhecimento de cor). No entanto, fica ainda por esclarecer quais destas duas informações de cor é a mais determinante durante os processos de reconhecimento de objectos ou como é que estas duas fontes de informação interagem de modo a reconhecer um objecto. Assim, um dos objectivos deste trabalho foi tentar clarificar estas questões. Nos capítulos 2 e 3 estudámos como é que estas duas fontes de informação relativas à cor interagem e qual delas é a mais determinante durante os processos de reconhecimento visual de objectos.
No estudo apresentado no capítulo 2, investigámos se o papel do conhecimento de cor é independente da cor de superfície, ou seja, tentámos perceber se o conhecimento de cor é activado no sistema cognitivo independentemente da presença a cor de superfície. Joseph e colaboradores (Joseph, 1997; Joseph & Proffitt, 1996) mostraram previamente que o conhecimento de cor é mais determinante durante o reconhecimento visual de objectos do que a cor de superfície. No entanto, nestes estudos os papéis da cor e da forma não foram testados de uma forma completamente independente, o que poderá camuflar os resultados obtidos (Joseph, 1997; Joseph & Proffitt, 1996). Neste sentido, pretendemos replicar estes resultados no capítulo 2, manipulando o papel da cor e da forma de modo independente. Pedimos a um grupo de participantes para verificarem se um nome previamente apresentado correspondia ou não a uma imagem que se lhe seguia. Estas imagens eram fotografias de objectos comuns e foram apresentadas na sua cor típica, a preto e branco e numa cor atípica. O tempo de resposta dos participantes nos ensaios negativos (ou seja, quando nome e objecto não correspondiam) foi utilizado para avaliar se existia
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interferência na resposta. Partiu-se do princípio que quanto mais similares fossem o objecto representado pelo nome e o objecto representado pela fotografia (em termos de cor e forma), mais tempo os participantes demorariam a responder que nome e objecto correspondiam a objectos diferentes. De modo a verificar a interferência da cor independentemente da forma, definiram-se quatro tipos de ensaios negativos: forma e cor semelhantes (morango-tomate), forma semelhante e cor diferente (limão-cebola), forma diferente e cor semelhante (cenoura-laranja), e forma e cor diferentes (ananás-pêra). Se o conhecimento de cor for activado independentemente da presença de cor de superfície no objecto, então espera-se observar maior interferência quando o conhecimento de cor activado pelo nome corresponda ao conhecimento de cor activado pelo objecto, não só quando o objecto for apresentado na sua cor típica, mas também quando for apresentado numa versão a preto e branco ou numa cor atípica.
Os nossos resultados mostraram um efeito acentuado da semelhança de cor e de forma quando os objectos eram apresentados na sua cor típica, ou seja, os participantes eram mais lentos a dizer que nome e objecto não correspondiam quando estes partilhavam características de cor e de forma. No entanto, quando os objectos foram apresentados a preto e branco ou numa cor atípica, a interferência devida à semelhança de cor desapareceu, permanecendo apenas a interferência devida à semelhança de forma. Estes resultados mostraram que o conhecimento de cor de um objecto não é automaticamente activado e que está fortemente dependente da presença de cor de superfície. Assim, os resultados deste estudo sugerem que a influência da cor de superfície é mais determinante durante o reconhecimento visual de objectos do que o conhecimento de cor.
No capítulo 3, continuámos a investigar esta questão. O estudo apresentado neste capítulo recorre a medidas comportamentais (tempos de resposta) e electrofisiológicas (Potencias Evocados) para investigar a interacção entre a cor de superfície e o conhecimento de cor durante o reconhecimento de objectos. Os potenciais evocados permitem a análise dos processos cognitivos com uma
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resolução temporal na ordem dos milissegundos, constituindo assim a técnica ideal para investigar o momento em que o sistema visual recruta a cor de superfície e o conhecimento de cor durante o reconhecimento de objectos.
Neste estudo foi pedido aos participantes para efectuarem duas tarefas de verificação cor-objecto: uma tarefa de verificação de conhecimento de cor, onde os participantes deveriam decidir se a cor típica do objecto apresentado correspondia ou não a uma determinada cor, independentemente da cor com que o objecto aparecia apresentado; e uma tarefa de verificação de cor de superfície, em que os participantes deveriam decidir se a cor com que o objecto era apresentado correspondia ou não a uma determinada cor, independentemente da cor típica do objecto. Os objectos foram apresentados numa cor típica e numa cor atípica, de forma a avaliar o papel da cor de superfície e do conhecimento de cor durante o reconhecimento. Como forma de verificar o contributo/interferência da cor de superfície durante a tarefa de conhecimento de cor e o contributo/interferência do conhecimento de cor durante a tarefa de cor de superfície, os potenciais evocados pelos objectos de cor típica e atípica foram comparados nas duas tarefas de verificação.
Na tarefa de verificação de conhecimento de cor, observámos um efeito da cor em dois componentes da resposta electrofisiológica ao estímulo: o N350 e o Late Positive Complex (LPC). O N350 é um componente com uma distribuição frontal negativa que ocorre por volta dos 300 milissegundos depois do aparecimento do estímulo. Este componente é considerado a primeira marca do reconhecimento visual e é indicativo da selecção de um modelo armazenado em memória a longo termo que melhor corresponde com o input visual, sendo mais negativo para objectos apresentados em formas atípicas (Pietrowsky et al., 1996; Schendan & Kutas, 2002, 2003, 2007). O LPC é um componente com uma distribuição positiva que ocorre 550 milissegundos depois do aparecimento do estímulo. É também mais negativo para objectos mais difíceis de reconhecer do que para objectos mais fáceis de reconhecer e reflecte a activação do
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conhecimento semântico e associativo relacionado com os objectos (Mazerolle, D'Arcy, Marchand, & Bolster, 2007; Pietrowsky et al., 1996; Schendan & Kutas, 2002, 2003, 2007; Stuss, Picton, Cerri, Leech, & Stethem, 1992). Os efeitos de cor encontrados nestes dois componentes na tarefa de verificação de conhecimento de cor sugerem que a cor de superfície contribui e influencia a verificação do conhecimento de cor dos objectos pelo menos de duas formas. Primeiro, facilitando a selecção de um modelo armazenado em memória para corresponder com o input visual, e segundo, contribuindo para a activação da rede semântica relacionada com os objectos. Os resultados comportamentais corroboraram os resultados electrofisiológicos: observámos um efeito forte da cor de superfície durante a tarefa de verificação de conhecimento de cor. Os participantes são mais rápidos a decidir que a cor típica de um morango é vermelho quando o morango está apresentado a vermelho do que quando está apresentado a cinzento. Da mesma forma, os participantes são mais rápidos a decidir que a cor típica de um morango não é cinzento quando o morango está apresentado a vermelho do que quando está apresentado a cinzento.
Na tarefa de verificação de cor de superfície não se verificaram quaisquer diferenças nos potenciais evocados por objectos apresentados na cor típica e atípica, mostrando que não há participação do conhecimento de cor nesta tarefa. Mais uma vez os resultados comportamentais corroboraram os resultados electrofisiológicos, não se tendo observado nenhum efeito do conhecimento de cor na tarefa de cor de superfície. Os participantes são igualmente rápidos a decidir que um morango vermelho (objecto tipicamente vermelho) e um rato vermelho (objecto que não é tipicamente vermelho) estão apresentados a vermelho e a decidir que um morango cinzento (objecto tipicamente vermelho) e um rato cinzento (objecto que não é tipicamente vermelho) não estão apresentados a vermelho. Estes resultados mostram que o papel do conhecimento de cor é limitado durante o reconhecimento visual de objectos.
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De um modo geral, os estudos apresentados nos capítulos 2 e 3 mostram que durante o reconhecimento visual de objectos o papel da cor de superfície é mais determinante que o papel do conhecimento de cor.
Outra das questões investigadas nesta tese foi o estudo do tipo de objectos cujo reconhecimento visual beneficia com a presença de cor, procurando-se identificar o estádio do processamento visual onde a informação sobre cor é recrutada durante o processo de reconhecimento. Os resultados que emergem da literatura relativamente a estas questões são pouco consistentes. Por exemplo, há estudos que afirmam que a cor apenas facilita o reconhecimento de objectos que pertencem a categorias semânticas biológicas (Price & Humphreys, 1989) ou de objectos que têm cor diagnóstica (i.e., objectos que estão altamente associados a uma cor particular; Nagai & Yokosawa, 2003; Tanaka & Presnell, 1999). Contudo, outros autores argumentam que a cor facilita o reconhecimento de todos os objectos, independentemente da sua categoria semântica ou da diagnosticidade da sua cor (Rossion & Pourtois, 2004; Uttl, Graf, & Santacruz, 2006). As razões desta discrepância de resultados podem estar relacionadas com o estádio do processamento visual em que a cor intervém para facilitar o reconhecimento de objectos de cor diagnóstica e não diagnóstica. Há estudos que mostram que a cor participa nos estádios iniciais do processamento visual (Gegenfurtner & Rieger, 2000; Wurm, Legge, Isenberg, & Luebker, 1993), facilitando a segmentação da imagem, e/ou ao nível semântico, onde a activação da cor pode facilitar a activação do conhecimento semântico sobre os objectos (Davidoff, 1991; Tanaka, Weiskopf, & Williams, 2001).
Nos capítulos 4 e 5 deste trabalho, testámos a hipótese de que a cor de superfície participa em etapas diferentes durante o reconhecimento de objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica. Como referimos, os objectos com cor diagnóstica estão fortemente associados a uma cor. Neste caso, faz sentido que a informação de cor participe na activação da rede semântica associada a estes objectos, facilitando o seu reconhecimento. Pelo contrário, como os objectos com
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cor não diagnóstica não estão associados a uma cor particular, não faz sentido que a informação de cor providencie uma pista importante durante as etapas mais tardias do reconhecimento. Assim, esperamos que a cor de superfície participe no reconhecimento de objectos com cor diagnóstica quer nos estádios iniciais do processamento visual, quer em estádios mais tardios. No entanto, esperamos que o papel da cor durante o reconhecimento de objectos com cor não diagnóstica esteja limitado aos estádios iniciais do processamento visual.
No estudo apresentado no capítulo 4, os participantes realizaram três tarefas de reconhecimento visual, onde objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica foram apresentados na sua cor típica e a preto e branco: tarefa de verificação de nome, tarefa de verificação de categoria, e tarefa de verificação de objecto. Estas três tarefas de reconhecimento visual implicam exigências e processamentos cognitivos distintos (Humphreys, Price, & Riddoch, 1999). Na tarefa de verificação de nome era pedido aos participantes para verificarem se o objecto correspondia ou não a um nome previamente apresentado. Para o desempenho desta tarefa é necessário, numa primeira etapa, que a imagem do objecto seja segmentada de forma a ser emparceirada com um modelo armazenado na memória a longo termo. Seguidamente os participantes têm que aceder às propriedades semânticas dos objectos e só depois o nome do objecto poderá ser activado. Na tarefa de verificação de categoria era pedido aos participantes para verificarem a categoria semântica dos objectos (biológico versus não-biológico). Para realizarem esta tarefa os participantes não necessitam de aceder à representação do nome dos objectos. Finalmente, na tarefa de verificação de objecto era pedido aos participantes para verificar se o objecto apresentado era um objecto familiar ou não (objecto versus não-objecto). Para efectuarem esta tarefa os participantes não necessitam de aceder nem ao nome, nem à informação semântica associada aos objectos apresentados. Esta tarefa implica apenas a segmentação da imagem e a sua correspondência com um modelo armazenado em memória a longo termo. A comparação dos tempos de resposta, nas três tarefas, entre objectos apresentados
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a cores e a preto e branco permite-nos verificar onde é que a informação de cor é recrutada durante o reconhecimento de objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica.
Os resultados mostraram que apenas na tarefa de verificação de objecto se observa um efeito de cor no reconhecimento de objectos com cor não diagnóstica. Pelo contrário, o efeito da cor para objectos com cor diagnóstica foi mais forte durante as tarefas de verificação de categoria e de verificação de nome. Estes resultados sugerem que o papel da cor no reconhecimento de objectos de cor não diagnóstica está limitado a um nível pré-semântico. No entanto, durante o reconhecimento de objectos de cor diagnóstica, o atributo cor revelou-se mais importante a um nível semântico.
No capítulo 5, esta questão continuou a ser investigada, mas desta vez recorrendo a medidas electrofisiológicas. Neste estudo também foram apresentados aos participantes imagens de objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica tanto na sua cor típica como a preto e branco. Os potenciais evocados pelas imagens a cores e a preto e branco foram comparados em três componentes electrofisiológicos: N1, N350 e N400. O N1 é um componente electrofisiológico que atinge o seu pico máximo aproximadamente 150 milissegundos após o aparecimento do estímulo e é mais visível nas regiões occipito-temporais. Este componente está associado aos estádios de processamento visual iniciais e é maior tanto mais negativo quanto maior for a exigência do processamento visual (Johnson & Olshausen, 2003; Kiefer, 2001; Rossion et al., 2000; Tanaka, Luu, Weisbrod, & Kiefer, 1999; Wang & Kameda, 2005; Wang & Suemitsu, 2007). Os componentes N350 e N400 são componentes relacionados com estádios de reconhecimento mais tardios. Como foi descrito anteriormente, o N350 é um componente negativo com uma distribuição topográfica anterior e é considerado o primeiro sinal de sucesso no reconhecimento (Barrett & Rugg, 1990; McPherson & Holcomb, 1999; Pratarelli, 1994). O N350 é seguido do N400 que se caracteriza por uma deflexão negativa nas regiões centro-parietais com amplitude máxima por
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volta dos 400 milissegundos depois do aparecimento do estímulo. O N400 é um indicador de processamento semântico e é maior (ou seja, mais negativo) para estímulos semanticamente não relacionados do que para estímulos semanticamente relacionados (Kutas & Hillyard, 1980a, 1980b).
Os nossos resultados mostraram um efeito de cor para os objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica no componente N1. Os potenciais evocados pelos objectos apresentados a preto e branco apresentaram um N1 mais negativo do que os objectos apresentado a cores, sugerindo que a cor diminui as exigências dos estádios iniciais de processamento visual em ambos os tipos de objectos. Observámos ainda um efeito de cor nos componentes N350 e N400 apenas para aos objectos com cor diagnóstica. Este resultado mostra que a participação da cor em estádios de processamento visual mais tardios está restrita ao reconhecimento de objectos com cor diagnóstica.
De um modo geral, os resultados dos estudos apresentados nos capítulos 4 e 5 mostram que a cor de superfície tem diferentes papéis durante o reconhecimento de objectos com cor diagnóstica e não diagnóstica. Durante o reconhecimento de ambos os tipos de objectos a cor mostrou ser uma informação importante durante as etapas iniciais de processamento visual, provavelmente ajudando a segmentar a imagem e a extrair a forma do objecto. Para além disso, a cor tem um papel nos estádios de processamento visual mais tardios, mas apenas para os objectos com cor diagnóstica. Primeiro, facilita a selecção de um modelo da memória a longo termo para corresponder com o input fornecido pela imagem do objecto. Este resultado pode ser indicativo de que os modelos correspondentes aos objectos de cor diagnóstica estão armazenados num formato colorido. Segundo, a cor mostrou ser um atributo que actua ao nível semântico, activando a rede semântica associada aos objectos de cor diagnóstica e fazendo com que o seu reconhecimento e identificação sejam mais eficazes.
No capítulo 6 deste trabalho continuámos a investigar quais os objectos cujo reconhecimento beneficia com a presença de cor, procurando identificar as áreas
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cerebrais envolvidas no processamento da cor durante o reconhecimento visual de objectos. Com o objectivo de investigar se o atributo visual cor beneficia apenas os objectos pertences a categorias semânticas biológicas (Price & Humphreys, 1989), os participantes deste estudo nomearam objectos de categorias biológicas e não biológicas apresentados a cores e a preto e branco enquanto as respostas cerebrais hemodinâmicas eram medidas através da técnica de imagem de ressonância magnética funcional. Os resultados mostraram que ambos os tipos de objectos activavam uma rede cerebral mais extensa quando apresentados a cores do que quando apresentados a preto e branco, rede esta que englobava a circunvolução parahipocampal direita (BA 35/36), o lóbulo parietal superior bilateralmente (BA 7), a região temporal inferior esquerda (BA 20/21) e ainda regiões frontais superiores (BA 10/11/47). Estas activações indicam que o processamento de objectos a cores activa regiões cerebrais responsáveis pelo armazenamento e recuperação de informação visuo-semântica e regiões responsáveis pelo processamento visuo- espacial. Mais uma vez, os resultados mostram o envolvimento da cor ao nível da activação da rede semântica relacionada com os objectos e mostram ainda que o papel da cor é independente da categoria semântica à qual pertencem os objectos.
Por fim, procurando chegar a algum consenso relativamente ao papel da cor do reconhecimento de objectos, efectuámos uma meta-análise no capítulo 7 deste trabalho. Nesta meta-análise incluímos 35 estudos independentes, englobando um total de 1535 participantes, onde o papel da cor no reconhecimento de objectos foi investigado. Encontrámos um efeito moderado e significativo do papel da cor no reconhecimento de objectos (d = 0.28). O efeito específico de uma série de variáveis moderadoras também foi investigado. Verificámos que a diagnosticidade de cor é o factor com efeito moderador mais forte: nos estudos que utilizam objectos com cor diagnóstica encontrámos um efeito forte e significativo da cor (d = 0.43); no entanto, em estudos que utilizam objectos com cor não diagnóstica, o efeito da cor foi apenas marginalmente significativo (d = 0.18). Para além disso, verificámos que a cor é importante quer para reconhecer objectos pertencentes a
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categorias biológicas quer para reconhecer objectos de categorias não biológicas, e também igualmente importante no reconhecimento de objectos apresentados através de fotografias ou de desenhos. Os resultados desta meta-análise apontam para o facto da cor desempenhar um papel preponderante no reconhecimento visual de objectos, mostrando que esta propriedade deve ser tida em conta nos modelos teóricos que pretendem descrever este processo cognitivo.
De um modo geral, este trabalho confirma a importância do atributo cor no reconhecimento visual de objectos. Apesar de não ser ambição deste trabalho avançar com um modelo teórico explicativo do papel da cor no reconhecimento de